k-ε-Ap两相湍流模型用于模拟悬浮床两相流动

从气固流动的k-ε-Ap模型出发,对底部向上射流悬浮床内气固两相流动进行了数值模拟,得到了不同入口气速下各截面的颗粒相速度场和脉动速度场的分布,计算结果与实验定性一致.计算结果与实验值对比的结果表明,数值模拟对进一步的研究有指导意义.     

用拉格朗日法对气固两相流动的数值模拟

在火力发电设备中，广泛存在着气固两相流动的问题，用计算机对气固流动进行模拟研究已成为重要手段。用欧拉方法对单相介质流动和稀相范围的气固两相流动进行数值模拟，已经得到广泛的应用。而对于浓相范围的气固流动，如流化床锅炉中的煤颗粒输送和床内沸腾等，由于颗粒场的客观不连续性，采用欧拉方法所得到的模拟结果与实际情况有很大偏差。随着计算机容量和计算速度的快速发展，应用拉格朗日法对浓相范围的气固两相流动进行数值模拟已成为可能。本文应用拉格朗日法成功地对漏斗流的运动进行了数值模拟，取得了与实际极为一致的模拟结果。图１参６     

用拉格郎日法对气固两相流动的数值模拟

在火力发电设备中，广泛存在着气固两相流动的问题，用计算机对气固流动进行模拟研究已成为重要手段骼欧拉方法对单相相介质流动和稀相范围的大两相流动进行数值模拟，已经得到广泛的应用。而对于浓相范围的气固流动，如流化床锅炉中的煤颗粒输送和床内沸腾等，由于颗粒场的客观不连续性，采用欧拉方法所得到的模拟结果与实际情况有很大偏差。随着计算机容量和计算速度的快速发展，应用拉格朗日法对浓相范围的气固两相流动进行数值模     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

双相不锈钢管固液两相流动腐蚀的数值模拟

在碳钢流动腐蚀数值模拟的基础上，针对管道流动体系，对固液两相流条件下双相不锈钢的流动腐蚀进行了数值模拟，模拟了固液两相流体动力学过程和双相不锈钢腐蚀动力学过程，模拟计算得到的腐蚀速率与实测值基本一致，表明建立的两相不锈钢流动腐蚀的综合数学模型是正确的，揭示了两相流中双相不锈钢的流动腐蚀机理，并进行了实验验证，两相流中双相不锈钢流动腐蚀的加剧主要是由于颗粒相的存在会大大强化液相流体的流体力学因素，导致钝化膜内传质速度加快所致，计算结果同时也表明。对于表面覆盖有钝化膜的材料的数值模拟，建立合理的流动腐蚀动力学模型是数值计算方法应用成功与否的关键。     

重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布.计算结果表明：重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度.     

双尺度二阶矩颗粒湍流模型和提升管内稠密两相流动的模拟

稠密气固两相流动是当前国际上的研究热点,常常采用将颗粒湍流模型和反映颗粒碰撞作用的动力学模型叠加的办法来构造稠密两相流动的湍流模型。但是，对颗粒湍流模型，国内外尚没有进行双尺度湍流模型的研究。该文基于将颗粒脉动分成湍流引起的大尺度脉动和颗粒间碰撞产生的小尺度脉动的概念，建立了一种新的双尺度二阶矩颗粒湍流模型，并对提升管内的稠密气固两相流动进行了模拟。所得颗粒浓度及速度分布和实验数据吻合较好，能揭示出提升管内的环-核流动结构。该模型的结果比单尺度二阶矩两相湍流模型的结果有所改进。     

颗粒相双尺度湍流模型及其在提升管稠密两相流中的应用

稠密两相流动是当前国际上的研究热点,大多数湍流模型都基于单个时间尺度及长度尺度,然而实际的湍流脉动包含了很宽的涡旋尺度范围及时间尺度范围。为了较合理地模拟湍流脉动及其所造成的各向异性,基于多尺度概念,该文建立了颗粒相的双尺度湍流模型,包括颗粒相大尺度脉动湍动能方程,小尺度脉动湍动能方程,大尺度脉动能量传递率方程,小尺度脉动耗散率方程等。利用该模型对循环流化床提升管内的稠密气固两相流动进行了数值模拟,所得颗粒浓度及速度分布和实验数据吻合较好,该模型的结果较kf-ef-kp-ep-q两相湍流模型的结果有所改进。     

循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟

为研究旋风分离器内部气固两相流动的特征,应用FLUENT5.4.8软件对某厂50 MW级别的旋风分离器内部气固两相流动进行了数值模拟.在此基础上,又分别对中心筒长度减半、变梯形入口为弧形引导入口、增加筒径的3种改进模型重新进行计算,并得出有用的结论.这些数值模拟的结果对新型旋风分离器的设计、运行和改造等均具有指导意义.图32表2参3     

搅拌罐内气液两相流场的数值研究

利用双流体模型对搅拌罐内气液两相的全三维流场进行了数值模拟。在建模过程中采用多参考坐标系法描述搅拌桨和挡板间的相互作用,并考虑通气引起的搅拌罐内液位的上升。考察了不同的曳力模型对计算结果的影响,研究了搅拌罐内气液两相的流动行为。结果表明:建模方法无需事先估算出气体到液面处的上升速度,方便了建模过程中边界条件的设置。采用这一建模方法不仅可以准确地捕获搅拌罐内气液两相流场的结构特征,而且可以反映出通气对搅拌罐内液位高度的影响。Schiller-Naumann曳力模型比较适合于搅拌罐内气液两相流场的数值模拟。     

垂直管煤粉高压密相气力输送特性的模拟研究

基于颗粒动力学理论,采用k-e-kp-e p湍流模式,对垂直管内高压密相上升流的三维流动行为进行了数值模拟,其颗粒浓度高达30%,并对部分模拟结果进行了实验验证。模拟过程中考虑了气固两相之间的湍流相互作用,得到了两相速度分布、浓度分布和湍流强度分布,考察了表观气速、输送压力和煤粉粒径对流动行为的影响。模拟结果显示：表观气速的增加导致压降梯度先减小后增加,导致煤粉浓度减小;输送压力的减小导致压降梯度减小;煤粉粒径的增加导致压降梯度增加。通过实验得到了表观气速和输送压力对压降梯度的影响。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

流化床气化炉气固两相流三维数值模拟

为了研究流化床内气固两相的流动特性,阐述了应用CFD软件Fluent进行流化床内气固两相流数值模拟的计算模型及数值方法,数值模拟选用双流体模型结合颗粒动力学进行流化床内三维的气固两相流模拟,并对数值模拟结果进行了分析.模拟结果表明,该计算模型能够研究流化床初始流化过程,分析某一瞬时颗粒轴向、径向固含率及速度场分布,研究单个气泡周围颗粒速度矢量.     

基于SCHISM模型的三维两相浑水模型研究

传统水沙模型多采用雷诺平均方程结合含沙量对流扩散方程，并用纯水紊流模型进行封闭。这类模型无法考虑固、液相间作用，在含沙量较大、颗粒粒径较粗时会产生误差。文章采用两相浑水紊流模型对两相浑水基本方程进行封闭。两相浑水理论将固、液两相流看作一个整体，但考虑了固、液相间作用和颗粒碰撞等微观物理机理，而且偏微分方程的数量和形式与传统水沙模型中的基本方程相同，方便将两相浑水理论嵌入至已有的水沙模型中，并应用于河流、湖泊和河口等大尺度水沙流动模拟。首先对两相浑水理论进行梳理，将其转化为三维水动力学模型SCHISM控制方程的形式并嵌入至SCHISM模型中，最终将其应用在经典的二维明渠恒定、均匀流实验、深槽实验和2012年黄河花园口至艾山段洪水过程的三维数值模拟。     

气液两相流液位调节器内部流场二维数值模拟

介绍了气液两相流液位调节器的工作原理及其在火电厂的应用.针对气液两相流液位调节器内部的复杂流场,利用计算流体力学商用软件PHONICS 3.4,选用к-ε湍流模型,对调节器内部压力场、速度场进行数值模拟,得到不同尺寸和类型的喷嘴对调节器内部流场分布的影响结果.模拟结果表明,喷嘴喉部直径越小,调节器前后的压损越大,喷嘴处的速度峰值越高.渐缩型喷嘴是理想的喷嘴类型.     

侧边风对浓淡分离型预热室内气固两相流动影响的数值模拟

针对燃煤锅炉稳燃问题日益突出的现象,介绍了1种新型浓淡分离型稳燃器。在介绍气固两组流动物理和数学模型的基础上,对侧边风投入前后,浓淡分离型稳燃器预热室内的气固两相流动的变化规律进行了数值模拟,其结果对开发应用新型稳燃器具有一定的指导意义。     

浓淡分离型燃烧器气固两相流动的研究

本文介绍了美国ＣＥ公司宽调节比浓淡分离型燃烧器的气固两相流动特性的实验研究结果。     

水力机械转轮内固液两相流的三维贴体数值模拟研究

本文利用悬浮体固液两相流颗粒群模型的理论研究成果,对在含沙水流中工作的水力机械转轮内部的固液两相流进行了数值模拟研究。首先针对水力机械转轮内部的悬浮体固液两相流的流动特性,通过探讨固液两相间的作用力本构关系式,简化了颗粒群模型中复杂的理论方程,建立了能进行数值模拟的欧拉方程。然后提出了一种新的数值模拟方法,即：在贴体坐标系下采用有限体积法,利用单一网格拟人工压缩技术,解决欧拉方程中的压力－速度关联问题和压力波动问题,并从理论上分析论证了该技术的严密性和有效性。作者利用此技术分别对轴流式水轮机转轮内实际工况下单相流与固液两相流的欧拉方程进行了数值模拟,在计算过程中,该技术能保证数值快速收敛和结果合理。最后对两相流流场的模拟结果进行的分析表明本文提出的数值模拟方法和拟人工压缩技术是成功的     

新型浓淡分离型稳燃器内气固两相流动的数值模拟

利用对新型浓淡分离型稳燃器内的气固两相流动进行的数值模拟,得出了不同预热室长度时其空气动力特性的变化,对开发应用新型稳燃器具有一定的指导意义。     

直接数值模拟三维气固两相混合层中颗粒与流体的双向耦合

该文对随时间发展模式的三维气固两相混合层中颗粒与流体的双相偶合作用进行了直接数值模拟。气相流场采用拟谱方法对N—S方程组进行直接求解，计算颗粒场时，选取Stokes数等于5的颗粒，采用Lagrangian方法跟踪其运动。重点考察了颗粒相与流体相间的相互作用，分析了不同质量携带率的颗粒对流场特性的修正以及对颗粒扩散的影响。模拟结果表明：混合层流动在考虑颗粒的反作用时大涡结构的卷起和配对仍然占支配地位：颗粒延滞了混合层中大涡结构的发展，降低了大涡结构的长度尺寸；在大涡卷起过程中，颗粒会衰减气相湍流的能量，衰减的程度随颗粒质量携带率的增大而增大。而在大涡配对过程中，颗粒使气相湍流的能量增加，并且增加的程度随颗粒质量携带率的增大而增大。此外，颗粒的出现，增加了流体的混合程度，削弱了颗粒在流场中的扩散程度。     

环栅喷淋泡沫塔欧拉–离散相模型三相除尘模拟

采用欧拉(Euler)多相流模型与离散相模型(discretephase model,DPM)对脱硫除尘实验装置内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析。在Euler坐标系中采用双流体模型来表述气液两相的相互耦合,同时在拉格朗日坐标系中考察颗粒的运动,把烟尘颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中。通过对流场数值模拟计算结果的实验验证,得出此数学模型的可行性;分析脱硫除尘塔内部流场流动,得出气液固三相流特征,为脱硫模拟及结构优化设计提供依据;得出脱硫除尘塔除尘效率与颗粒粒径、进气风速、喷淋液气比等参数的相互关系;得出脱硫除尘塔进出口压差与烟气流量、液气比、烟尘浓度等参数的相互关系。